資源與環(huán)境信息系統(tǒng)指導(dǎo)書

1、資源環(huán)境信息系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書實(shí)驗(yàn)一 太湖葉綠素a反演數(shù)據(jù)預(yù)處理1、數(shù)據(jù)簡(jiǎn)介（1）遙感影像數(shù)據(jù)：2009年10月6日環(huán)境小衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)，共4個(gè)波段，詳細(xì)信息如表1 表1 環(huán)境小衛(wèi)星數(shù)據(jù)為HJ-1B-CCD1參數(shù)介紹波段編號(hào)波長(zhǎng)（微米）分辨率（米）Band 10.43-0.5230Band 20.52-0.6030Band 30.63-0.6930Band 40.76-0.9030（2）監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)： 38組監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)及矢量圖層（時(shí)間為2009年10月6日，水質(zhì)參數(shù)為葉綠素a濃度）（3）基準(zhǔn)影像：精校正的TM數(shù)據(jù)2、數(shù)據(jù)預(yù)處理2.1 輻射定標(biāo)與波段融合（目的是消除傳感器本身產(chǎn)生的誤差）（1）打開ENV

2、I，在右側(cè)工具箱【Toolbox】中找到【Extensions】模塊，雙擊打開【ENVIHJ1A1B Tools】工具（2）傳感器類型選擇CCD，即【Sensor Type】選擇CCD，【Input Path】輸入遙感影像，點(diǎn)擊【Search】，【Out Path】設(shè)置輸出路徑，勾選【Calibration】和【Layer Stacking】，即輻射定標(biāo)和波段融合。（3）點(diǎn)擊Apply，當(dāng)進(jìn)度條達(dá)到100%時(shí)，即完成輻射定標(biāo)和波段融合，關(guān)閉窗口即可。（4）加載經(jīng)過(guò)輻射定標(biāo)和波段融合的.img格式影像。主菜單【File】【open】，點(diǎn)擊波段前的勾選框，選擇3個(gè)波段進(jìn)行顯示（每次最多顯示3個(gè)波段

3、），點(diǎn)擊【Load Data】。2.2 區(qū)域裁剪（裁剪太湖區(qū)域）（1）在右側(cè)工具箱【Toolbox】中找到【Raster Management】模塊，雙擊打開【Resize Data】工具（2）在打開窗口中，選中輸入影像，點(diǎn)擊【spatiat】，在打開窗口點(diǎn)擊【image】，通過(guò)移動(dòng)縮放紅色方框，確定裁剪區(qū)域，點(diǎn)擊ok，繼續(xù)點(diǎn)擊ok，直到“Resize Data Parameters”對(duì)話框。（3）設(shè)置輸出路徑，在“Resize Data Parameters”對(duì)話框，點(diǎn)擊【Choose】按鈕，設(shè)置輸出路徑及文件名。（4）點(diǎn)擊ok，格式轉(zhuǎn)化完成將自動(dòng)加載。2.3 轉(zhuǎn)換格式（需將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為bil

4、）格式（1）在右側(cè)工具箱 【Toolbox】中找到【Raster Management】模塊，雙擊打開【Convert Interleave】工具（2）雙擊上述裁剪影像，在打開窗口，【Output Interleave】選擇“BIL”。（3）設(shè)置輸出路徑，點(diǎn)擊【Choose】按鈕，設(shè)置輸出路徑及文件名，輸入文件名時(shí)，必須同時(shí)輸入擴(kuò)展名. bil。（4）點(diǎn)擊OK，轉(zhuǎn)換完成，數(shù)據(jù)自動(dòng)加載。2.4 大氣校正（目的是消除大氣和光照等因素對(duì)地物反射的影響。）（1）在右側(cè)工具箱 【Toolbox】中找到【Radiometric Correction】模塊下的【Atmospheric Correction】

5、模塊，雙擊打開【FLAASH Atmospheric Correction】工具 （2）加載.dil格式影像，點(diǎn)擊【Input Radiance Image】按鈕，雙擊.dil影像，在彈出的窗口，選擇“Use Single scale factor for all bands”，“Single scale factor”可設(shè)為100。 （3）設(shè)置輸出路徑，點(diǎn)擊【Output Reflectance File】，設(shè)置輸出路徑及文件名，輸入文件名時(shí)，必須同時(shí)輸入擴(kuò)展名.img。（4）設(shè)置文件夾路徑，點(diǎn)擊【Output Directory for FLAASH Files】，設(shè)置與上一步相同的輸出路

6、徑。 （5）記錄影像中心位置經(jīng)緯度，在主界面點(diǎn)擊【Crosshair】工具，通過(guò)移動(dòng)紅色交叉線，將交叉點(diǎn)移動(dòng)到影像中心位置，在小窗口可以查看經(jīng)緯度，并將其記錄下來(lái)。（6）輸入影像中心經(jīng)緯度，將剛剛記錄的經(jīng)緯度填寫在大氣校正窗口。（7）輸入影像采集時(shí)間。在原數(shù)據(jù)中，打開.XML格式的頭文件，找到影像采集時(shí)間，并輸入到大氣校正窗口。（）添加波段相應(yīng)函數(shù)，點(diǎn)擊【Multispectral Settings】按鈕，選擇【Filter Function File】按鈕，點(diǎn)擊【Open】，【New File】，添加相應(yīng)的波段響應(yīng)函數(shù)。（通過(guò)查看原數(shù)據(jù)頭文件，影像來(lái)源于HJ1B CCD1，因此添加對(duì)應(yīng)的.s

7、li格式的波段響應(yīng)函數(shù)）（8）傳感器高度和地面高程分別設(shè)為660km,0.004km（分別與傳感器高度及研究區(qū)域有關(guān)）（9）點(diǎn)擊0k，輸出大氣校正結(jié)果。2.5 幾何校正（目的是使每一個(gè)采樣點(diǎn)能最精準(zhǔn)的定位到正確的像元） 提供了一幅經(jīng)過(guò)了精校正的TM數(shù)據(jù)進(jìn)行配準(zhǔn)，可以選擇在ARCGIS或ENVI、ERDAS中配準(zhǔn)。3、采集監(jiān)測(cè)點(diǎn)各多段像元值 首先將監(jiān)測(cè)點(diǎn)矢量數(shù)據(jù)、及校正后的影像數(shù)據(jù)加載到ARCGIS，右擊監(jiān)測(cè)點(diǎn)，記錄個(gè)波段的pixel value值，將值采集記錄下來(lái)，統(tǒng)計(jì)到EXCEL表格中，為后續(xù)的相關(guān)性分析做準(zhǔn)備如圖：每次只能采集到三個(gè)波段的信息，可以通過(guò)重新選擇顯示波段，采集到4個(gè)波段的信息

8、如圖所示：4、實(shí)戰(zhàn)提高在ENVI中包含了很多大氣校正模型，通過(guò)實(shí)際操作，比較ENVI中幾種大氣校正模型的不同。5、知識(shí)總結(jié)學(xué)生總結(jié)請(qǐng)將問(wèn)題答案寫在下面空白處完成本實(shí)驗(yàn)花費(fèi)的時(shí)間本次實(shí)驗(yàn)對(duì)你而言的難點(diǎn)本次實(shí)驗(yàn)的收獲希望老師強(qiáng)化講解的知識(shí)要點(diǎn)希望老師幫助回答的問(wèn)題本次實(shí)驗(yàn)自評(píng)分?jǐn)?shù)（五分制）教師評(píng)價(jià)請(qǐng)將評(píng)語(yǔ)、分?jǐn)?shù)等寫在下面空白處問(wèn)題答疑實(shí)驗(yàn)評(píng)語(yǔ)實(shí)驗(yàn)得分實(shí)驗(yàn)二巢湖高光譜遙感葉綠素A濃度反演1、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 巢湖流域的年徑流量豐富，是周邊地市的主要飲用水源地。80年代以來(lái)，由于生態(tài)環(huán)境的惡化，社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，大量的含有N、P營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)排入湖內(nèi)，造成大面積的水土流失。每年6-10月份巢湖西半湖大面積爆發(fā)藍(lán)藻

9、水華，已經(jīng)影響并制約了周邊城市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，被國(guó)務(wù)院列為重點(diǎn)治理水域。巢湖整個(gè)湖底由西向東傾斜，以忠廟鎮(zhèn)為界，分為東半湖和西半湖，湖水渾濁，呈黃褐色，總懸浮固體含量高，透明度低，水質(zhì)污染嚴(yán)重。因此需對(duì)巢湖高光譜遙感葉綠素A濃度進(jìn)行反演，并進(jìn)行分析。2、實(shí)驗(yàn)步驟2.1數(shù)據(jù)預(yù)處理葉綠素反演中，需要的數(shù)據(jù)有兩部分：一.實(shí)驗(yàn)區(qū)的遙感影像數(shù)據(jù)二.實(shí)測(cè)取樣點(diǎn)的葉綠素A濃度值與取樣點(diǎn)的坐標(biāo)值2.2確定樣本集和驗(yàn)證集根據(jù)三波段模型，從24個(gè)取樣點(diǎn)中選擇16個(gè)作為樣本集（可參照樣點(diǎn)分布圖均勻選?。?，其余8個(gè)作為驗(yàn)證集。樣本集的作用是訓(xùn)練得到反演模型，驗(yàn)證集的作用是驗(yàn)證反演模型的準(zhǔn)確性。2.3尋找最佳波段組合進(jìn)行相

10、關(guān)性分析的工具可以使用Excle、SPSS等現(xiàn)成的統(tǒng)計(jì)工具，也可以自己編寫程序進(jìn)行分析。(在文件夾中有一個(gè)遍歷循環(huán)計(jì)算相關(guān)性的程序，不過(guò)，如果使用的話，需要自己修改一些參數(shù))2.4反演模型2.5驗(yàn)證集檢驗(yàn)反演模型經(jīng)過(guò)步驟三，得到相關(guān)性比較高的組合波段是65-76-90，經(jīng)過(guò)步驟四，得到反演模型為：Y=258.75X+48.543，其中X是組合波段值，Y為葉綠素A濃度值；將10個(gè)驗(yàn)證點(diǎn)這三個(gè)波段的數(shù)據(jù)放入三波段模型中計(jì)算模型組合值，然后在excle中帶入到反演模型中，計(jì)算反演得到的葉綠素A濃度值，將其與實(shí)測(cè)的濃度值進(jìn)行對(duì)比。誤差=（反演值-實(shí)測(cè)值）/實(shí)測(cè)值3、實(shí)戰(zhàn)提高 1.根據(jù)已有的巢湖24個(gè)取

11、樣點(diǎn)高光譜波段與葉綠素A濃度數(shù)據(jù)，在網(wǎng)上尋找除三波段模型之外的高光譜葉綠素A濃度反演的模型，完成上述實(shí)驗(yàn)，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。 2.在上次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，查找多光譜反演葉綠素A濃度的模型，然后完成上述實(shí)驗(yàn)，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。4、知識(shí)總結(jié)學(xué)生總結(jié)請(qǐng)將問(wèn)題答案寫在下面空白處完成本實(shí)驗(yàn)花費(fèi)的時(shí)間本次實(shí)驗(yàn)對(duì)你而言的難點(diǎn)本次實(shí)驗(yàn)的收獲希望老師強(qiáng)化講解的知識(shí)要點(diǎn)希望老師幫助回答的問(wèn)題本次實(shí)驗(yàn)自評(píng)分?jǐn)?shù)（五分制）教師評(píng)價(jià)請(qǐng)將評(píng)語(yǔ)、分?jǐn)?shù)等寫在下面空白處問(wèn)題答疑實(shí)驗(yàn)評(píng)語(yǔ)實(shí)驗(yàn)得分實(shí)驗(yàn)三 Identify功能的實(shí)現(xiàn)1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)現(xiàn)矢量和柵格的Identify功能的實(shí)現(xiàn)。2、實(shí)驗(yàn)思路關(guān)于ARCGIS中IDENT

12、IFY功能的實(shí)現(xiàn)一：功能實(shí)現(xiàn)的基本思路是這樣的：1.點(diǎn)擊時(shí)，先獲取點(diǎn)擊位置的屏幕坐標(biāo)，然后轉(zhuǎn)換到地圖坐標(biāo)；對(duì)于柵格圖形來(lái)說(shuō)2.定義一個(gè)圖層對(duì)象（Identify），調(diào)用相應(yīng)的Identify方法生成點(diǎn)對(duì)象；3.提取圖層中點(diǎn)擊處的柵格，提取屬性，填充到事先設(shè)計(jì)好的窗口中；4.顯示窗口。 對(duì)于矢量圖形1 基于點(diǎn)（緩沖區(qū)?；蛘咦约簞?chuàng)建外包矩形）生成一個(gè)面對(duì)象，調(diào)用相應(yīng)的Identify方法生成點(diǎn)或?qū)ο螅? 提取圖層中點(diǎn)擊處的柵格，提取屬性，填充到事先設(shè)計(jì)好的窗口中；3 顯示窗口。 第一部分 上機(jī)訓(xùn)練1）新建一個(gè)項(xiàng)目，注意選擇Windows應(yīng)用程序，命名為AE2）生成如下的窗體界面其中 mapcont

13、rol的Name為axMapControl1。主窗體的名稱為MainForm。4）添加 contextMenuStrip，其基本屬性如下5）設(shè)置axMapControl1的contextMenuStrip為contextMenuStrip2，界面和屬性如下 11）在主窗體中定義一個(gè)點(diǎn)的全局變量，存儲(chǔ)我們?cè)趍apcontrol中選中的位置IPoint SelectedPoint=new PointClass();12） 實(shí)現(xiàn)在mapcontrol右鍵點(diǎn)擊彈出contextMenuStrip的功能。在axMapControl1的OnMouseDown事件下添加如下代碼;if (e.button =

14、 2) SelectedPoint.PutCoords(e.mapX, e.mapY);/存入點(diǎn)擊的地圖坐標(biāo) contextMenuStrip2.Show(axMapControl1, e.x, e.y); /彈出contextMenuStrip 13 實(shí)現(xiàn)以點(diǎn)查柵格的內(nèi)容。雙擊contextMenuStrip中以點(diǎn)查圖項(xiàng)，對(duì)其事件添加如下代碼 for (int index = 0; index this.axMapControl1.LayerCount; index+) IGeometry pGeometry ; if (axMapControl1.get_Layer(index) is I

15、FeatureLayer) IIdentify pFL = this.axMapControl1.get_Layer(index) as IIdentify; ITopologicalOperator pTopo = SelectedPoint as ITopologicalOperator; pGeometry = pTopo.Buffer(500); if (pFL.Identify(pGeometry) != null) int arraycount = pFL.Identify(pGeometry).Count; for (int i = 0; i arraycount; i+) II

16、dentifyObj featureIdentifyobj = (IIdentifyObj)pFL.Identify(pGeometry).get_Element(i); IRowIdentifyObject iRowIdentifyObject = featureIdentifyobj as IRowIdentifyObject; IRow pRow = iRowIdentifyObject.Row; string output = featureIdentifyobj.Layer.Name; for (int a = 0; a pRow.Fields.FieldCount; a+) out

17、put = String.Format(0 1 2 n, output, pRow.Fields.get_Field(a).Name, pRow.get_Value(a).ToString(); MessageBox.Show(output); / 判斷是什么類型的圖層 if (axMapControl1.get_Layer(index) is IRasterLayer) IIdentify pFL = this.axMapControl1.get_Layer(index) as IIdentify; pGeometry = SelectedPoint as IGeometry; if (pF

18、L.Identify(pGeometry) != null) int arraycount = pFL.Identify(pGeometry).Count; for (int i = 0; i arraycount; i+) IIdentifyObj featureIdentifyobj = (IIdentifyObj)pFL.Identify(pGeometry).get_Element(i); IRasterIdentifyObj rasterIdentifyobj = featureIdentifyobj as IRasterIdentifyObj; MessageBox.Show(fe

19、atureIdentifyobj.Layer.Name+ + rasterIdentifyobj.MapTip); /yuxuetaoxp/archive/2010/05/12/.html運(yùn)行結(jié)果如圖第二部分 系統(tǒng)要求（1） 基本的查詢功能（2） 反演模型的建立（至少覆蓋兩個(gè)模型）（3） 根據(jù)反演模型生成專題圖（做出柵格的分級(jí)設(shè)色）（4） 反演模型的評(píng)價(jià)（比如精度等，可以生成反演模型的一個(gè)報(bào)告）（5） 樣本點(diǎn)和驗(yàn)證點(diǎn)反演誤差的驗(yàn)證，并且對(duì)于這些點(diǎn)進(jìn)行制圖綜合。（比如兩種模型反演效果都比較好用符號(hào)或顏色,其中一個(gè)點(diǎn)不好。兩個(gè)點(diǎn)都不好。）（6） 查詢?nèi)我庖粋€(gè)柵格的反演物濃度。（7） 以上為基本功能，做出其他功能有加分。3、 知識(shí)總結(jié)學(xué)生總結(jié)請(qǐng)將問(wèn)題答案寫在下面空白處完成本實(shí)驗(yàn)花費(fèi)的時(shí)間本次實(shí)驗(yàn)對(duì)你而言的難點(diǎn)本次實(shí)驗(yàn)的收獲希望老師強(qiáng)化講解的知識(shí)要點(diǎn)希望老師幫助回答的問(wèn)題本次實(shí)驗(yàn)自評(píng)分?jǐn)?shù)（五分制）教師評(píng)價(jià)請(qǐng)將